CC BY
18
УДК 622.271.33
В. А. Гордеев, А. В. Самарин
КРИТЕРИЙ РАЙОНИРОВАНИЯ КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ ПО УСТОЙЧИВОСТИ
ОТКОСОВ
При оценке устойчивости карьерных откосов, как правило, решается три типа задач:
1. Определение лредельно допустимой высоты откоса при заданном угле наклона и нормативном коэффициенте устойчивости.
2. Определение угла наклона устойчивого откоса при заданной высоте и нормативном коэффициенте устойчивости.
3. Определение коэффициента устойчивости при заданных угле наклона и высоте откоса.
Первые два типа задач в основном решают на этапе проектирования карьера или при составлении проекта последующих очередей его строительства и имеют целью установление геометрических параметров устойчивых бортов и уступов для эффективной и безопасной отработки месторождения. Третий тип задач решается на этапе эксплуатации месторождения с целью выявления потенциально опасных участков бортов для организации инструментальных наблюдений за устойчивостью и разработки противодеформационных мероприятий или же установления участков борта, на которых может быть увеличен угол наклона откоса для сокращения объемов вскрышных работ.
Все.три типа задач могут быть решены на основе балльной системы оценки устойчивости *, используемой также и при прогнозном районировании карьерных полей по фактору устойчивости откосов.
В качестве показателя районирования (интегральной величины, в совокупности отражающей интересующее нас свойство районируемого объекта, по величине которой производится выделение участков объекта с относительно типичными условиями) может приниматься как высота откоса или угол его наклона, так и коэффициент устойчивости. Принятие того или иного параметра за показатель районирования не вносит принципиальных изменений в проведение районирования и зависит от поставленной цели исследований.
Для примера остановимся на районировании карьерного поля по фактору устойчивости в процессе эксплуатации карьера.
В этом случае в качестве показателя районирования целесообразно принять коэффициент запаса устойчивости. Из природных факторов, оказывающих влияние на устойчивость, информативными параметрами будут являться: плотность, сцепление и угол внутреннего трения горных пород, слагающих различные участки бортов карьера; данные о тектонических нарушениях-г-угол падения поверхности ослабления, сцепление и угол внутреннего трения по ней;, степень обводненности откоса; коэффициент сейсмичности района разработки месторождения, из технологических факторов — высота и угол наклона борта.
В качестве исходных данных об информативных параметрах используются материалы, полученные при детальной разведке месторождения и специальных инженерно-геологических изысканиях. На их основе производится изучение изменчивости природных факторов, принимается модель их пространственного размещения и строятся гео-
* Гордеев В. А., Самарин А. В. Балльная система оценки устойчивости карьерных откосов//Проблемы повышения эффективности маркшейдерских работ на горных предприятиях: Межеуз. науч темат. сб./Редкол.: В. А. Гордеев (отв. редактор) и др.— Екатеринбург: УГИ, 1992,— 68 с.
механические карты и разрезы, содержащие все необходимые сведения для расчета устойчивости карьерных откосов.
Связь показателя районирования и информативных параметров описывается шкалами баллов влияния различных факторов на устойчивость карьерных откосов. Шкалы баллов составлены на основе установленных по результатам математического моделирования на ЭВМ зависимостей изменения коэффициента запаса при изменении значений информативных параметров.
Сумма баллов от всех факторов, определяющих устойчивость откосов, характеризует устойчивость откоса при заданных параметрах и может использоваться для оценки показателей устойчивости — предельной высоты откоса, угла наклона устойчивого откоса, коэффициента устойчивости.
Полные шкалы баллов и примеры расчета показателей районирования опубликованы авторами ранее (см. сноску на с. 70).
Важнейшим вопросом при районировании является выбор критерия районирования — одной или нескольких величин для разделения объекта на участки, внутри которых условия относительно одинаковы.
При расчете устойчивости по методу, основанному на теории предельного равновесия, откос считается устойчивым, если коэффициент устойчивости больше 1, т.е. сумма сил, сдвигающих откос, меньше суммы сил, удерживающих его.
Таким образом, в качестве граничной величины при разделении борта карьера на устойчивые и неустойчивые участки должен приниматься коэффициент устойчивости, равный единице.
Сложность заключается в том, что определение коэффициента устойчивости сопряжено с неизбежными погрешностями при составлении балльных шкал (невозможность перебрать все варианты откосов, погрешности обобщенных уравнений регрессий), а также с влиянием изменчивости свойств породного массива.
В общем виде средняя квадратическая погрешность определения коэффициента устойчивости выглядит следующим образом:
та=ут\+т\,
где тс — среднее квадратическое отклонение коэффициента устойчивости, обусловленное изменчивостью свойств пород; та — среднее квадратическое отклонение балльной оценки.
Первая составляющая погрешности тп определялась способом имитационного моделирования распределения коэффициента устойчивости. Для этого использовался метод Монте-Карло. На ЭВМ генерировались нормально распределенные величины плотности, сцепления и угла внутреннего трения, и многократно вычислялся коэффициент устойчивости одного и того же откоса.
Принималось, что коэффициенты вариации физических свойств пород следующие: плотности 6 %, сцепления 40 %, угла внутреннего трения 17 %. Оказалось, что распределение коэффициента устойчивости подчиняется нормальному закону. Стандартное отклонение тс составило ±0,075.
Для оценки величины тц сравнивались расчетные значения коэффициента устойчивости с оценками этого коэффициента, полученными по шкалам баллов. Полученное стандартное отклонение составляет ±0,13.
Таким образом, величина погрешности тп получается равной ±0,15.
Если задаться значением доверительной вероятности 0,95, то ошибки определения коэффициента устойчивости могут превысить удвоенное значение тп только в пяти случаях из ста.
Следовательно, в качестве, критерия районирования борта карьера по устойчивости можно принять следующие граничные величины коэффициента устойчивости:
л<0,7—участок борта неустойчив; 0,7<п< 1,3 — зона неопределенности; л>1,3— участок борта устойчив.
Заключительным этапом районирования является построение прогнозной карты, на которой выделяются участки борта в соответствии с принятым критерием районирования.
Прогнозная карта районирования позволяет решать следующие задачи, связанные с.устойчивостью карьерных откосов:
определение участков борта, для которых необходимо провести более точные поверочные расчеты устойчивости (зона неопределенности) ;
определение мест закладки наблюдательных станций на потенциально опасных участках для организации инструментальных наблюдений за деформациями откоса (зона неопределенности, неустойчивые участки);
выявление неустойчивых участков борта для разработки противо-деформационных мероприятий;
выделение устойчивых участков борта, где возможно осуществление мероприятий по повышению эффективности производства (увеличение высоты борта или увеличение угла наклона откоса).
УДК 622.1 .-528.481/482
В. А. Киселев, Г. В. Земских
МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ
НА БОРТУ КАРЬЕРА
■ » .т
Систематические наблюдения за деформациями бортов карьеров являются одним из основных методов изучения их напряженно-деформированного состояния.
В настоящее время благодаря появлению новых электронно-оптических тахеометров типа ТА-ЗА предоставляется возможность значительно расширить рамки применения аналитических сетей как наиболее эффективного метода наблюдений.
В этой связи возникает необходимость в разработке методики выбора параметров наблюдательных станций нового типа, используя способ полярной засечки, который позволяет с одной точки стояния охватить измерениями максимально возможное количество наблюд*а-емых реперов (рис. 1).
В этом случае одной из основных задач при проектировании наблюдательных станций следует считать определение максимально возможной площади борта, охватываемой наблюдениями с одной стоянки тахеометра, с учетом вероятностного, го'рно-геологиЧеского, гео-механического и точностного аспектов.
При назначении точности определения деформации уступов бортов и прибортовой полосы необходимо исходить дз обеспечения «практической уверенности» в'фиксации величины деформации на определенный момент времени. Условие достаточной точности в этом случае принимает вид:
Д^д 1=т,К„, (1)
